EuroWire November 2017

Artículo técnico

2 Desarrollo Los objetivos iniciales clave que se debían cumplir, como mínimo, eran los requisitos del ensayo de llama con muestra horizontal UL FT2 en cobre de 14 AWG, como se indica en la norma UL2556, y los requisitos de aislamiento a largo plazo para XHHW-2 clasificado para lugares húmedos a 90ºC, como se indica en la norma UL 44, con prestaciones de reacción al fuego superiores altamente recomendables por las razones indicadas arriba. 2.1 Pruebas Para la selección inicial de los compuestos, se crearon una serie de formulaciones. A partir de las formulaciones se formaron compuestos que se reticularon con injerto de silano (silane grafted) usando una amasadora Buss. Luego, las muestras producidas fueron usadas para preparar bandas extruidas y conductores de 14 AWG para proveer las distintas muestras para las pruebas sucesivas. La extrusión de los alambres brindó también la oportunidad inicial de verificar las características de procesamiento de las formulaciones. Se prestó especial atención durante las primeras fases del desarrollo de las formulaciones para asegurar buenas propiedades de la formulación de prueba a bajas temperaturas (aplastamiento e impacto) y mecánicas mediante una

atenta selección de la resina. Los polímeros de poliolefinas examinados tenían una densidad de entre 0,87 y 0,95g/cm 3 y tuvieron, como se esperaba, un efecto importante en las prestaciones de aplasta- miento como se ilustra en la Figura 1 . La formulación final presenta un LTB de -40ºC. Se efectuaron toda una serie de pruebas de las propiedades que comprendía pruebas estándares mecánicas, de fluencia en caliente, del índice de fusión (MFI) y de la calidad de extrusión. La prueba de propiedades eléctricas en lugares húmedos a 90ºC a largo plazo fue realizada inicialmente en nuestros laboratorios internos sin aplicar tensión. El análisis de la Figura 2 muestra que también la selección de la resina tuvo un efecto determinante en las propiedades eléctricas en lugares húmedos. De este trabajo se seleccionaron las fórmulas mejores y se efectuaron pruebas en lugares húmedos a largo plazo aplicando 600V según lo requerido por la especificación. Los rellenos hidratados, principalmente a base de Mg(OH) 2 , variaban en cuanto a tamaño de las partículas y tipo de revestimiento superficial utilizado, de la ausencia total de revestimiento a revestimiento completo con varios tipos de revestimiento químico. Se encontraron diferencias significativas de las prestaciones eléctricas en lugares húmedos, como se ilustra en la Figura 3 .

Prestaciones eléctricas a largo plazo y mezcla del relleno

Tiempo expresado en semanas

▲ Figura 3 : Prestaciones eléctricas en lugares húmedos y tipo de material de relleno retardante de llama

Tasa de liberación de calor (Kw/m 2 )

XHHW-2FT2Bromado

XHHW-2VWIBromado

Sinhalógenoexperimental

Tiempo, segundos

Como se ha indicado en la introducción, mientras que el requisito mínimo de ensayo de llama para aislamientos calificados para XHHW-2 es el ensayo FT2 con muestra horizontal, se sabe que prestaciones más altas son altamente recomendables ya sea en conductores individuales ya sea en productos multiconductores. Para seleccionar las posibles formulaciones se usaron un calorímetro de cono y placas de referencia moldeadas a presión de 3mm de las formulaciones de prueba comparándolas con sistemas de aislamiento bromados resistentes a la llama (FR) disponibles en el mercado: uno con prestaciones FT2 y otro con prestaciones VW-1. Los datos del calorímetro de cono presentados en la Figura 4 se refieren al sistema sin halógenos final seleccionado. Estos datos muestran el alto rendimiento respecto al típico rendimiento de un sistema FT2 bromado y prestaciones casi iguales al sistema VW-1 bromado, por lo que se refiere a la velocidad de liberación de calor y tiempo de encendido. Los datos también están ilustrados en la Tabla 2 . La formulación final cumplía la clasificación VW-1 en circuitos de dimensiones más grandes. En total se produjeron 14 series de mezclas múltiples que fueron mejoradas progresivamente durante el desarrollo. De este trabajo, se seleccionaron dos fórmulas para prestaciones eléctricas en lugares húmedos a largo plazo a 600V. Luego, se seleccionó un producto optimizado para ▲ Figura 4 : Datos del calorímetro de cono obtenidos comparando el sistema de aislamiento sin halógeno final con los sistemas de aislamiento bromados disponibles en el mercado. Muestras de espesor de 3mm flujo de calor de 40kW/m 2

▼ Tabla 1 : Síntesis de los objetivos de desarrollo de compuestos tomados de los requisitos obligatorios y opcionales de la norma UL 44 para el aislamiento XHHW-2

Objetivo de desarrollo

Propiedad

Requisito

Resistencia a la tracción/psi

1500 >150 1200

1800

Alargamiento %

200

Resistencia al aplastamiento

1400

Deformación a alta temperatura % (131ºC)

<30

<10

Mezcla fría ºC

-25 -40

-40 -40

Impacto en frío ºC Resistencia al aceite

Opcional

Oil Res I&II

Requisito mínimo de resistencia de aislamiento en lugares húmedos a 90ºC a largo plazo MΩ/1.000 pies

Requisitos de estabilidad de la norma UL 44

100 después de 12 semanas

Figura 1 : Prestaciones de aplastamiento

▼ Figura 2 : Prestaciones eléctricas en lugares húmedos y mezclado del polímero

▼

Prestaciones eléctricas a largo plazo y mezcla del polímero

Objetivo de aplastamiento (1200 lbf mínimo)

Tiempo expresado en semanas

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Noviembre 2017